2021高考生物一轮复习第四单元细胞的生命历程第13讲细胞的分化衰老凋亡及癌变学案新人教版

-1-第13讲细胞的分化、衰老、凋亡及癌变最新考纲高频考点核心素养1.细胞的分化(Ⅱ)2．细胞的全能性(Ⅱ)3．细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)4．癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)1.细胞的分化2．细胞的衰老和癌变1.生命观念——结构与功能观：细胞结构的变化与细胞分化、衰老和癌变的关系2．科学思维——比较与分类：比较分化、衰老、凋亡和癌变细胞的特征本质3．社会责任——关爱生命，倡导健康的生活方式考点1细胞的分化与细胞的全能性1．细胞的分化(1)概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。(2)时间：个体发育的整个生命进程均可发生，但在胚胎时期达到最大限度。(3)结果：形成不同的细胞和组织。(4)特点：持久性、普遍性、稳定性和不可逆性。(5)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。(6)意义①是生物个体发育的基础。②使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。2．细胞的全能性(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。(3)表达条件：离体、适宜营养、激素等。全能性比较受精卵生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞分化程度低分化程度高的细胞(4)证明植物组织培养―→植物细胞具有全能性动物克隆―→动物细胞核具有全能性-2-3．干细胞(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。(2)类型：对哺乳动物来说，干细胞分为两大类：胚胎干细胞与成体干细胞。(3)来源①胚胎干细胞：来自早期胚胎或原始性腺组织。如可以来自囊胚的内细胞团细胞。②成体干细胞：来自各式各样的组织。例如：骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞。(4)功能①胚胎干细胞：可以分化成各种组织和器官。②成体干细胞：可以分化成具有特定功能的细胞。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×)2．因为人体内神经细胞和卵细胞所携带的基因不同，所以其形态、功能不同。(×)3．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，说明已发生了细胞分化且体现了体细胞的全能性。(×)4．胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(×)5．人体内所有活细胞均具有全能性。(×)6．玉米种子萌发长成新植株体现了植物细胞的全能性。(×)提示：误认为种子萌发成植株或干细胞分化成多种组织器官即实现了“全能性”确认是否实现了全能性必须把握“起点”与“终点”，即起点为离体的已分化的细胞、组织或器官，终点为“完整个体”。种子为未来植株的幼体，它的萌发应属于正常发育，不是全能性表达；而干细胞形成的器官种类虽多，但并非“完整的个体”，故也未实现全能性。(必修1P120“与社会的联系”改编)可利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官的原因是干细胞具有分裂分化的能力，可培养出组织或器官。细胞中的基因可分为两类：一类是维持细胞基本生命活动的表达基因，称为管家基因；另一类是可以选择性表达的功能基因，称为奢侈基因。下图是人体三种细胞内的部分基因及-3-它们的活动状态，请思考：(1)上述基因属于管家基因的是a，属于奢侈基因的是b、c、d(填字母)。(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均不能表达，说明这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生“胰岛素”，应为胰岛B细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为垂体细胞。(3)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？答案：A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，故用胰岛素基因作探针，三类细胞均可形成杂交带，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。●考向突破1细胞分化的实质和过程1．(2020·长沙长郡中学高三月考)国际杂志CellSystems上刊登了来自美国加州大学旧金山分校的一项研究成果，科研人员利用蓝色光脉冲开启了一种名为Brn2的基因，当Brn2信号足够强时，干细胞就会快速转化为神经元。下列有关分析错误的是(C)A．该实验证明了蓝色光脉冲可以促使干细胞分化为神经元B．Brn2基因在神经细胞的形成过程中具有重要作用C．蓝色光脉冲使Brn2基因的碱基序列发生了改变D．干细胞和神经元这两种细胞中，蛋白质的种类不完全相同解析：依题意可知：蓝色光脉冲通过开启Brn2基因使干细胞分化为神经细胞，A、B项正确；蓝色光脉冲的作用是诱导基因表达，而不是诱导基因突变，因此，Brn2基因的碱基序列没有发生改变，C项错误；干细胞和神经元这两种细胞中，既有相同种类的蛋白质，又有不同种类的蛋白质，因此，干细胞和神经元这两种细胞中，蛋白质的种类不完全相同，D项正确。2．(2020·黑龙江哈尔滨第六中学模拟)研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”，对此种干细胞进行培养后能得到多种细胞(如图所示)。下列叙述正确的是(D)-4-A．图中所示过程中不发生DNA分子的复制B．图中各种不同细胞的RNA和蛋白质完全不同C．各种细胞功能的不同决定了其具有不同的结构D．分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异解析：图中细胞分化之前发生了细胞分裂，而细胞分裂过程中有DNA的复制，A错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，但是不同的细胞中也有相同的基因表达，因此各种不同细胞的RNA和蛋白质不完全相同，B错误；结构决定功能，图中各种细胞的功能是由其结构决定的，C错误；分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异，如耗能多的细胞中线粒体多些，D正确。3．(2020·甘肃兰州一中模拟)动物细胞中的一类基因是维持基本生命活动的，在各种细胞中都处于活动状态，另一类基因是选择性表达的基因。如图是能产生A抗体的细胞，关于该细胞中三个基因的开闭状态，下列说法正确的是(B)A．其中有一个处于活动状态，即A抗体基因B．其中有一个处于活动状态，即ATP合成酶基因C．Ⅰ号染色体上的两个基因均处于活动状态D．三个都处于活动状态解析：胰岛素基因和A抗体基因是特定细胞选择性表达的基因，ATP合成酶基因属于维持细胞的基本生命活动的基因，在活细胞中都可表达，故题图中ATP合成酶基因在该细胞中是打开的；产生A抗体的细胞中A抗体基因只有在受到特异性抗原刺激后才能表达，B项正确。归纳提升-5-1.细胞分化的拓展(1)管家基因：指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等。(2)奢侈基因：指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。2．细胞分化的标志在所有细胞中都表达的基因，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等的表达不能证明细胞发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。3．同一个体不同体细胞的遗传分析同一生物不同体细胞内基因的组成都是相同的，因为都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的。不同体细胞在形态、结构和功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不同。●考向突破2细胞全能性判断4．(2020·河北武邑中学高三模拟)研究人员给中风小鼠脑内移植神经干细胞并注射了3K3A－APC化合物，一个月后对小鼠进行测试，发现神经干细胞发育成的神经细胞数量增多，小鼠的运动和感觉功能明显恢复。下列对此研究的分析，正确的是(D)A．大多数神经干细胞的染色体数目是神经细胞的2倍B．神经干细胞发育为功能正常的神经细胞体现了细胞的全能性C．植入神经干细胞的数量和注射3K3A－APC化合物的浓度是该实验的自变量D．神经干细胞发育为神经细胞过程中，细胞膜上的蛋白质种类、数量发生了稳定性改变解析：大多数神经干细胞处在分裂间期，而分裂间期细胞中染色体数目与神经细胞的相等，A错误；已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，称为细胞的全能性，神经干细胞发育成功能正常的神经细胞，并没有发育成完整的个体，因此不能体现细胞全能性，B错误；植入神经干细胞的数量和注射3K3A－APC化合物的浓度是该实验的无关变量，自变量为是否移植神经干细胞和是否注射3K3A－APC化合物，C错误；神经干细胞发育为神经细胞的过程是细胞分化，该过程中细胞膜上的蛋白质种类、数量发生稳定性改变，如出现能识别神经递质的蛋白质等，D正确。5．下列关于植物细胞的叙述，错误的是(A)A．高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能B．植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物与无氧条件下的不同C．种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的-6-D．叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果解析：高度分化的成熟叶肉细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，A项错误；植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物与无氧条件下的不同，例如呼吸底物为葡萄糖时，有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的终产物为乳酸或酒精和二氧化碳，B项正确；种子的胚中所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的，C项正确；叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化(基因在特定时间和空间特异性表达)的结果，D项正确。整合提升1.澄清细胞全能性的理解误区由一个细胞发育成一个完整个体才能称为全能性。判断的标准是：“细胞→个体”。如一个体细胞经植物组织培养形成幼苗，称为全能性。而将一个细胞培养成叶片不是全能性，因为叶片不是个体。将一个干细胞培养成一个幼小动物可以称为全能性，而培养成一个跳动的心脏不是全能性。2．“关键点法”区分细胞分化与细胞全能性的表达●考向突破3干细胞的特征与应用6．下图表示人体造血干细胞在离体条件下，经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是(C)A．该图说明造血干细胞具有全能性B．图中各细胞的遗传信息的执行情况相同C．①过程可发生遗传信息从DNA→DNA的传递D．②过程的实质是基因数量的变化解析：细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，图示内容仅得到肝细胞和神经细胞，没有得到个体，因而没有体现细胞的全能性，A错误；细胞分化的-7-实质是细胞内基因的选择性表达，B错误；①过程是细胞增殖，可发生遗传信息从DNA→DNA的传递，C正确；②过程是细胞分化，实质是基因的选择性表达，其基因种类和数量不变，mRNA和蛋白质的种类和数量发生变化，D错误。7．(2020·山东师大附中模拟)科学家将4个关键基因移植入已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞(iPS细胞)。下图为该实验示意图。下列有关叙述正确的是(A)A．应用该技术可提高器官移植的成功率B．iPS细胞所带遗传信息与肌肉细胞相同C．关键基因表达使细胞功能趋向专门化，降低了细胞的分化程度D．图示过程体现了iPS细胞的全能性解析：诱导iPS细胞分化成所需器官后进行自体移植，避免发生免疫排斥反应，能提高器官移植的成功率，A项正确；往肌肉细胞中移入4个关键基因，关键基因表达可使肌肉细胞成为iPS细胞，故iPS细胞所带遗传信息与肌肉细胞不完全相同，B项错误；关键基因表达使高度分化的细胞成为干细胞，降低了细胞的分化程度，C项错误；图示过程中iPS细胞只是分化形成各种细胞，没有形成个体，故没有体现iPS细胞的全能性，D项错误。8．“细胞核重编程”是指将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，它们就有再分化形成多种类型细胞的可能，可应用于临床医学。下列有关叙述错误的是(A)A．干细胞分化成多种类型的细胞体现了细胞的全能性B．细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关C．干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞D．细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡解析：干细胞分化成多种类型的细胞时没有形成完整个体，因此不能体现细胞的全能性，A错误；细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关，B正确；干细胞是一类具有分裂和分化能